Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

С ошибкой в измерении температуры был связан и другой просчет английских экспериментаторов. Нейтроны, выделявшиеся при разрядах, они поначалу приписали термоядерным реакциям. Но потом новые опыты разубедили их в этом.

Вообще желание скорее приблизиться к манящим вершинам звездных температур подчас толкает физиков на поспешность в заключениях. Один из американских институтов заявил о достижении в простенькой настольной тороидальной камере температуры в 6 миллионов градусов. Мало кто верит этому. Однако стремление обогнать время не вызывает этих усмешек. Оно вносит теплоту, милый человеческий задор во всемирное соревнование искателей «звездной спички». Уж очень она нужна людям! Недаром наука так торопится.

Курс на рекорды звездного нагрева плазмы, взятый современной экспериментальной физикой, заставляет искать новые и новые пути совершенствования разрядных устройств.

Камеры становятся все крупнее, улучшается система откачки из них воздуха и очистка термоядерного горючего. Физики всеми силами стараются спасти плазму от тяжелых атомов, попадающих в нее из стенок камеры.

Одно из направлений — подъем мощности электрического импульса, вызывающего плазменный разряд. Немалый эффект сулит здесь, в частности, увеличение емкости конденсаторных батарей, накапливающих электричество для импульса. Благодаря появлению новых диэлектрических материалов — титанатов бария, открытых советским ученым Б. М. Вулом, — удается значительно уменьшить размеры конденсаторов, повышая одновременно их емкость.

Но не следует забывать, что конденсатор—лишь копилка энергии. Собранное электричество практически мгновенно «вытекает» из нее. На новую зарядку конденсаторной батареи уходит время. А пока конденсаторы заряжаются, разрядная установка бездействует.

Гораздо лучше питать разрядные камеры непосредственно от мощного источника электрического тока. И такая возможность существует.

В Австралийском национальном университете взамен конденсаторов разрядная установка оснащается большим униполярным генератором. Что это такое?

Всем известна обыкновенная динамо-машина, где электрический ток рождается в проволочной обмотке якоря, вращающегося между неподвижными полосами магнита. Так вырабатывают ток достаточно высокого напряжения, но не слишком большой силы, ибо сильные токи в тонкой проволоке обмотки протекать не могут. Укорачивая обмотку якоря динамо-машины и делая ее более толстой, вы добьетесь увеличения силы тока. А если вместо обмотки якоря применить просто сплошной металлический диск? Тогда и получится униполярный генератор. Соединив центр вращающегося диска с краем, мы снимем максимальный ток.

Униполярный генератор Австралийского университета выглядит весьма солидно. Четыре его диска, сделанные из малоуглеродистой стали, весят по 19 тонн каждый. Они вращаются между полосами громадного магнита со скоростью 900 оборотов в минуту. Ток достигает миллиона ампер. Никакими твердыми контактами — щетками — снять его с дисков невозможно. Для этого приходится применять струи расплавленного металла натрия или сплава натрия с калием. Конструкторы генератора полагают, что каждый мощный импульс будет длиться не менее полусекунды. Это в тысячи раз дольше, чем в тороидальных установках, и в миллионы раз дольше, чем в прямых разрядных трубках, питаемых от батарей конденсаторов.

Немало мер «оздоровления» и укрепления плазменных разрядов изучают сейчас физики. И они твердо надеются на успех. Речь идет о конкретных путях подъема температуры этим способом до 15, даже до 25 миллионов градусов. Многое, очень многое, правда, еще предстоит проверить на опыте.

Однако всегда ли необходимы сами разряды?

Дорога к искусственному солнцу отнюдь не прямая, отнюдь не гладкая. Это скорее лабиринт, где нелегко отыскать верное направление, где часто попадаются провалы и тупики. Неудивительно поэтому, что поход искателей «звездной спички» разворачивается широким фронтом. Опыты с электрическими разрядами в плазме, о которых вы читали до сих пор, занимают лишь отдельный участок этого фронта.

При электрических разрядах плазма с неудержимой стремительностью движется и разогревается «на ходу». Именно движение плазменного ручья порождает те магнитные объятия, которые сдерживают поток частиц и сжимают его, повышая температуру. В бешено мчащемся потоке плазмы частицы как бы держатся друг за друга, и он сам себя укутывает в «пеленки» магнитного поля. Однако пеленки эти получаются довольно-таки жиденькими. Правда, кроме собственных магнитных сил, в разрядных камерах на плазму действуют и дополнительные поля, наложенные извне, — все эти «резинки» и «рессоры», о которых вы читали выше. Но они не играют основной роли в удержании и нагреве плазмы, а служат, по выражению Л. А. Арцимовича, всего лишь «лекарством» для борьбы с неустойчивостями.

В 1953 году советский физик Г. И. Будкер (ныне член-корреспондент Академии наук СССР) задумал освободить рыхлую, развалившуюся плазму от необходимости одеваться «на бегу» в самодельные слабенькие магнитные «пеленки». Ученый предложил попробовать задержать электрически заряженные частицы плазмы, устроив для них прочную и теплую магнитную постель. После этого можно без излишней торопливости, спокойно и мягко каким-либо способом извне воздействовать на плазму, с тем чтобы вызвать уже совсем спокойное ее термоядерное «горение».

Отметим сперва, что физики хорошо научились заранее заготавливать плазму. Для этого служат всякого рода плазменные источники, где плазма образуется с помощью газовых разрядов или, скажем, взрывов тонких проволочек, а затем «выплевывается» более или менее плотными струями или сгустками.

Есть высокочастотные генераторы, которые выбрасывают в пустоту баранки плазмы, будто завзятый курильщик— колечки табачного дыма. Дымовое колечко тут же расплывается в воздухе. А плазменная баранка, двигаясь в магнитном поле, быстро стягивается в довольно плотный комок. Заряженные частицы в нем стремительно несутся к центру, навстречу друг другу. Энергия столкновений частиц получается примерно такой же, как при нагреве до 20 миллионов градусов. Правда, время существования этого подобия сверхвысокой температуры ничтожно мало.

Плазменные «заготовки» физики умеют также сильно ускорять, «подгоняя» их электромагнитным полем. Скорость комков плазмы может быть доведена до сотен километров в секунду. И если резко затормозить, «схватить» такой быстро летящий сгусток, то энергия его движения перейдет в тепло.